ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

В работе представлена методика получения многослойных периодических структур CaF₂/Si/CaF₂/Si(111) с излучательной способностью в видимой области спектра. Особен­ностью данной методики является то, что осаждение слоев Si и CaF₂ осуществлялось при комнатной температуре с последующим импульсным отжигом.

Получены спектры фотолюминесценции выращенного образца, измеренные при длине волны возбуждения 325 и 405 нм.

Исследование низкотемпературной фотолюминесценция проводилось лазером с длиной волны 405 нм, так как при возбуждении лазером с длиной волны 325 нм излучение в структуре не наблюдалась. Представлены спектры фотолюминесценции, измеренные при комнатной температуре и температуре жидкого азота, по которым было установлено смещение максимума фотолюминесценции на 20 нм. Ширина на полувысоте уменьшилась с 284 до 210 нм при понижении температуры.

1. Canham L.T. Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers // Applied Physics Letters. – 1990. – Vol. 57, N 10. – P. 1046–1048. – DOI: 10.1063/1.103561.
2. John G.C., Singh V.A. Theory of the photoluminescence spectra of porous silicon // Physical Review B. – 1994. – Vol. 50, N 8. – P. 5329–5334. – DOI: 10.1103/physrevb.50.5329.
3. Saeta P.N., Gallagher A.C. Photoluminescence properties of silicon quantum-well layers // Physical Review B. – 1997. – Vol. 55, N 7. – P. 4563–4574. – DOI: 10.1103/PhysRevB.55.4563.
4. Zhang Q., Bayliss S.C., Hutt D.A. Blue photoluminescence and local structure of Si nanostructures embedded in SiO₂ matrices // Applied Physics Letters. – 1995. – Vol. 66. – P. 1977–1979.
5. Photo- and electroluminescence from nanocrystalline silicon single and multilayer structures / P. Photopoulos, A.G. Nassiopoulou, D.N. Kouvatsos, A. Travlos // Materials Science and Engineering B. – 2000. – Vol. 69, N 70. – P. 345–349.
6. Photoluminescence in crystalline silicon quantum wells / E.-Ch. Cho, M.A. Green, R. Corkish, P. Reece, M. Gal, S.-H. Lee // Journal of Applied Physics. – 2007. – Vol. 101. – P. 024321–024321-6. – DOI: 10.1063/1.2430919.
7. Излучение кремниевых нанокристаллов. Обзор / О.Б. Гусев, А.Н. Поддубный, А.А. Прокофьев, И.Н. Яссиевич // Физика и техника полупроводников. – 2013. – Т. 47 (2). – С. 147–167.
8. Canham L.T. Introdactory lecture: origins and applications of efficient visible photoluminescence from silicon-based nanostructures // Faraday Discussions. – 2020. – Vol. 222, N 10. – P. 10–81. – DOI: 10.1039/d0fd00018c.
9. Influence of a high electric field on the photoluminescence from silicon nanocrystals in SiO₂ / V. Ioannou-Sougleridis, B. Kamenev, D.N. Kouvatsos, A.G. Nassiopoulou // Materials Science and Engineering B. – 2003. – Vol. 101. – P. 324–328. – DOI: 10.1016/S0921-5107(02)00733-X.
10. Composition and optical properties of amorphous a-SiOx:H films with silicon nanoclusters / V.A. Terekhov, E.I. Terukov, Yu.K. Undalov, E.V. Parinova, D.E. Spirin, P.V. Seredin, D.A. Minakov, E.P. Domashevskaya // Semiconductors. – 2016. – Vol. 50, N 2. – P. 212–216. – DOI: 10.1134/S1063782616020251.
11. Формирование нанокластеров кремния в гетероструктурах Si-SiO₂-α-Si-SiO₂ при высокотемпературных обработках: эксперимент, моделирование / И.Г. Неизвестный, В.А. Володин, Г.Н. Камаев, С.Г. Черкова, С.В. Усенков, Н.Л. Шварц // Автометрия. – 2016. – Т. 52, № 5. – С. 84–96. – DOI: 10.15372/AUT20160510.
12. Visible luminescence from Si/SiO₂ quantum wells and dots: confinement and localization of excitons / Y. Kanemitsu, Y. Fukunishi, S. Iiboshi, Okamoto, T. Kushida // Physica E. – 2000. – Vol. 7. – P. 456–460.
13. Maruyama T., Nakamura N., Watanabe M. Improvement of the visible electroluminescence from nanocrystalline silicon embedded in CaF₂ on Si(111) substrate prepared by rapid thermal annealing // Japanese Journal of Applied Physics. – 2000. – Vol. 39. – P. 1996–2000.
14. Luminescence of nanocrystalline Si in (Si + CaF₂)/CaF₂ structures in the visible range of the spectrum / A.A. Velichko, V.A. Ilyushin, A.Y. Krupin, N.I. Filimonova // Russian Physics Journal. – 2021. – Vol. 64, N 2. – P. 198–202.
15. Влияние режимов роста гетероструктур CAF₂/(SI + CAF₂)/CAF₂/SI(111) на спектр фотолюминесценции / А.А. Величко, А.Ю. Крупин, Н.И. Филимонова, В.А. Илюшин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2021. – № 5. – С. 13–19.
16. Анализ интенсивности осцилляций зеркального рефлекса ДБЭ в процессе получения структур CaF₂/Si/CaF₂ методом молекулярно-лучевой эпитаксии / А.А. Величко, В.А. Илюшин, А.Ю. Крупин, В.А. Гавриленко, Н.И. Филимонова // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2016. – № 9. – С. 33–37.
17. Бурдов В.А. Зависимость ширины оптической щели кремниевых квантовых точек от их размера // Физика и техника полупроводников. – 2002. – Т. 36, № 10. – С. 1233–1236.
18. Delerue C., Allan G., Lannoo M. Theoretical aspects of the luminescence of porous silicon // Physical Review B. – 1993. – Vol. 48, N 15. – P. 11024–11036. – DOI: 10.1103/physrevb.48.11024.
19. Патент 2642132 Российская Федерация. Оптоэлектронное устройство / А.Ю. Крупин, А.А. Величко, В.А. Гавриленко. – № 2016129923; заявл. 20.07.2016; опубл. 24.01.2018.